本文關(guān)鍵詞：脈沖微束等離子弧焊超薄板對(duì)接接頭微觀組織的研究

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【摘要】：不銹鋼薄板具有光潔的表面、耐蝕性強(qiáng)、無磁性和較高高溫強(qiáng)度等特點(diǎn)。不銹鋼薄板焊件在生物制藥、醫(yī)療器械、微電子、精密儀器制造、核工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。而不銹鋼薄板焊接時(shí)易產(chǎn)生燒穿和變形的缺陷,因此選擇合適的焊接方法至關(guān)重要。脈沖微束等離子弧焊接方法具有熱輸入小,能量集中等優(yōu)點(diǎn),非常適合不銹鋼薄板的焊接。由于脈沖電流焊接的復(fù)雜性,其焊接工藝參數(shù)頗多,如果僅僅靠焊接試驗(yàn)來選擇優(yōu)化焊接工藝,必將花費(fèi)較多的人力和物力。因此,利用數(shù)值模擬技術(shù),研究脈沖電流下的焊接熱循環(huán)對(duì)焊縫成形以及焊接接頭微觀組織的影響具有重要的學(xué)術(shù)理論和工程實(shí)用的意義。本文設(shè)置84組脈沖電流參數(shù),基于ANSYS FLUENT有限元軟件對(duì)脈沖電流作用下的0.1mm厚的不銹鋼焊縫中心的點(diǎn)的焊接熱循環(huán)進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明:脈沖電流下的焊接熱循環(huán)具有動(dòng)態(tài)的特征,焊縫中心上一個(gè)脈沖周期里的各個(gè)點(diǎn)的最高溫度是不相同的,呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)變化的趨勢(shì)。加熱速度和冷卻速度并不是呈線性的變化,而是在加熱和冷卻過程中會(huì)出現(xiàn)短暫的降溫和升溫的過程;脈沖頻率和基脈比對(duì)焊縫中心上的點(diǎn)的焊接熱循環(huán)的最高溫度和冷卻速度產(chǎn)生一定的影響。運(yùn)用84組脈沖電流參數(shù),對(duì)0.1mm厚的SUS321不銹鋼進(jìn)行脈沖微束等離子弧焊焊接試驗(yàn),共得出五種類型的焊縫成形。再根據(jù)模擬出的焊接熱循環(huán)曲線對(duì)這五種焊縫成形的形成機(jī)理進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明:脈沖電流參數(shù)的變化引起了焊接熱循環(huán)特征參數(shù)的變化,而焊接熱循環(huán)導(dǎo)致了焊縫呈現(xiàn)出不同的幾何形狀。對(duì)SUS321不銹鋼超薄板的焊接接頭的微觀組織進(jìn)行研究。對(duì)焊縫組織進(jìn)行光鏡、SEM和XRD試驗(yàn),結(jié)果表明焊縫兩側(cè)為柱狀晶,焊縫中心為等軸晶,焊縫中存在奧氏體和?鐵素體兩相,且?鐵素體呈蠕蟲狀和骨骼狀存在于奧氏體晶粒的晶界處。最后對(duì)五種焊縫成形的微觀組織進(jìn)行了研究,特別是脈沖電流參數(shù)對(duì)光滑連續(xù)焊縫的微觀組織的影響的研究,研究表明:隨著脈沖峰值電流的降低,焊縫熔池的寬度隨之減小;焊縫兩側(cè)為柱狀晶,焊縫中心為等軸晶;隨著峰值電流的降低,焊縫中心的等軸晶越來越多,且越來越細(xì)小,而焊縫兩側(cè)的柱狀晶越來越少,且晶粒取向越來越混亂。
【關(guān)鍵詞】：脈沖電流 焊接熱循環(huán) 焊縫成形 微觀組織
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG407;TG456.2
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-23
• 1.1 微束等離子弧焊工藝研究現(xiàn)狀12-15
• 1.1.1 國內(nèi)關(guān)于微束等離子弧焊的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.1.2 國外關(guān)于微束等離子弧焊的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2 不銹鋼超薄板焊接研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.1 國內(nèi)關(guān)于不銹鋼超薄板焊接的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 國外關(guān)于不銹鋼超薄板焊接的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 焊縫成形質(zhì)量的控制的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3.1 國內(nèi)關(guān)于焊縫成形質(zhì)量的控制的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 國外關(guān)于焊縫成形質(zhì)量的控制的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 脈沖電流對(duì)微觀組織的影響的研究現(xiàn)狀19-21
• 1.4.1 國內(nèi)關(guān)于脈沖電流對(duì)微觀組織的影響的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.4.2 國外關(guān)于脈沖電流對(duì)微觀組織的影響的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.5 研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)21-23
• 第二章 脈沖電流下的動(dòng)態(tài)焊接熱循環(huán)的研究23-48
• 2.1 脈沖電流下的動(dòng)態(tài)焊接熱循環(huán)特征的研究23-39
• 2.1.1 脈沖電流及其參數(shù)變化的特征24-30
• 2.1.2 脈沖電流下的動(dòng)態(tài)焊接熱循環(huán)特征30-39
• 2.2 脈沖電流對(duì)焊接熱循環(huán)參數(shù)的影響的機(jī)理的研究39-47
• 2.2.1 脈沖電流對(duì)焊接熱循環(huán)的最高溫度的影響的機(jī)理的研究39-43
• 2.2.2 脈沖電流對(duì)焊接熱循環(huán)的冷卻速度8/5t的影響的機(jī)理的研究43-47
• 2.3 本章小結(jié)47-48
• 第三章 脈沖微束等離子弧焊超薄板焊縫成形的研究48-67
• 3.1 脈沖微束等離子弧焊超薄板的五種焊縫成形48-51
• 3.2 脈沖微束等離子弧焊超薄板五種焊縫形態(tài)的形成機(jī)理的研究51-60
• 3.2.1 熔池不連續(xù)焊縫形態(tài)的形成機(jī)理的研究52-54
• 3.2.2 熔池連續(xù)但焊縫寬度不一致的焊縫形態(tài)的形成機(jī)理的研究54-56
• 3.2.3 熔池重熔的焊縫形態(tài)的形成機(jī)理的研究56-58
• 3.2.4 呈魚鱗紋的焊縫形態(tài)的形成機(jī)理的研究58-59
• 3.2.5 光滑連續(xù)焊縫形態(tài)下的形成機(jī)理的研究59-60
• 3.3 脈沖電流參數(shù)變化對(duì)焊縫形狀的影響的研究60-63
• 3.4 脈沖動(dòng)態(tài)焊接熱循環(huán)與焊縫成形的耦合的研究63-65
• 3.5 本章小結(jié)65-67
• 第四章 脈沖電流下的焊接接頭微觀組織的研究67-84
• 4.1 脈沖微束等離子弧焊SUS321 不銹鋼焊縫的微觀組織分析67-72
• 4.2 脈沖微束等離子弧焊SUS321 不銹鋼熱影響區(qū)和熔合區(qū)的研究72-74
• 4.3 五種焊縫形態(tài)的焊縫微觀組織的研究74-82
• 4.3.1 熔池不連續(xù)焊縫形態(tài)的焊縫微觀組織的研究74-75
• 4.3.2 熔池連續(xù)但焊縫寬度不一致的焊縫形態(tài)的微觀組織的研究75-76
• 4.3.3 熔池重熔的焊縫形態(tài)的焊縫微觀組織的研究76-77
• 4.3.4 呈魚鱗紋的焊縫形態(tài)的焊縫微觀組織的研究77-78
• 4.3.5 光滑連續(xù)焊縫的微觀組織的研究78-82
• 4.4 脈沖電流細(xì)化焊縫組織的機(jī)理的分析82-83
• 4.5 本章小結(jié)83-84
• 第五章 總結(jié)與展望84-86
• 參考文獻(xiàn)86-91
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果91-92
• 致謝92-93

【參考文獻(xiàn)】

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